詳解電源保護技術(shù)

發(fā)布時間：2021-04-02 14:44:47 點擊次數(shù)：188

規(guī)劃工程師們都知道，電源除了要能在產(chǎn)生負載和線路變化、系統(tǒng)瞬變，以及噪聲等偏差的情況下供應(yīng)安穩(wěn)的DC(或AC)電壓之外，還必須要保護自己免受臨時和永久性缺點(內(nèi)部或外部)的影響，然后防止負載損壞。

電源保護觸及很多方面，許多案例會將以下這些方案結(jié)合運用：

過載(過電流/短路)保護

包括典型的保險絲──熔斷體(fusiblelink)──可在負載途徑短路或初步吸收過多電流時對電源供應(yīng)保護。許多電源因為只能供應(yīng)一定量的電流而會「自我束縛」，因此不需求運用保險絲——但是在某些法規(guī)操控情況下會需求。規(guī)范的保險絲是透過「熔斷」(開路)而間斷電流活動，因此需求進行手動替換；這在某些情況下或許形成費事，但在其他情況下或許又是利益。此外，還有電子保險絲，這種產(chǎn)品可以自動重設(shè)。

限流(currentlimiting)和電流折返(currentfoldback)

這是過載保護的延伸，假設(shè)負載從電源吸收的電流逾越規(guī)劃極限，那么電流折返就會將輸出電流和相關(guān)的電壓降低到低于正常作業(yè)極限的值。在極點情況下，假設(shè)負載產(chǎn)生短路，那么電流就會被束縛在大值的一小部分，而輸出電壓明顯就會變?yōu)榱恪?/font>

欠壓確定(Undervoltagelockout，UVLO)

UVLO保護在發(fā)現(xiàn)其輸入端電壓太低時，可保證讓DC/DC轉(zhuǎn)換器不測驗運作(圖1)。這或許會是一個問題：首要假設(shè)電源輸出的直流電壓太低，那么它就有或許不確定，這就或許導(dǎo)致系統(tǒng)問題。其次，即使電壓很低，它也可以防止「吸血鬼」從電源耗電——這有或許耗盡系統(tǒng)正在測驗充電的電池。UVLO還有助于上電時序(power-onsequencing)的正常運作(假設(shè)有的化)。第三，假設(shè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓過低而無法正常運作，其本身就或許遭到損壞。

電源規(guī)劃

圖1：跟著電源從封閉轉(zhuǎn)向徹底敞開，然后再回到封閉情況，電源會閱歷不同的形式；在此期間，假設(shè)電源的輸入電壓低于正常運作所需的小值，那么UVLO可以保證電源不測驗敞開而供應(yīng)輸出。(圖片來源：TI)

過壓保護(overvoltageprotection，OVP)

OVP會在電源內(nèi)部缺點導(dǎo)致其輸出電壓上升到逾越規(guī)則的大值時發(fā)起，然后保護負載免受損壞。當(dāng)電壓逾越某個默許水往常，OVP就會封閉電源或許對輸出進行鉗位(clamps)。OVP電路一般被稱為「撬棍」(crowbar)電路，大概是因為其作用與在電源輸出兩頭放置一根金屬撬棍相同，而撬棍電路的規(guī)劃好是與電源本身無關(guān)。一種典型的撬棍電路是僅在

電源封閉(跳電)時才會重設(shè)。另一種類型則是，一旦清除了輸出電壓缺點，它就會自動重設(shè)。后一種類型在引起撬棍跳開的情況很短暫時才有用，而非電源呈現(xiàn)嚴(yán)峻缺點時。盡管現(xiàn)在大多數(shù)電源都內(nèi)建撬棍，但許多供貨商都供應(yīng)了一個小型的獨立撬棍電路，而可以在需求時將其增加到現(xiàn)有電源中。

熱過載保護(Thermaloverload)

假設(shè)電源的冷卻方式規(guī)劃不妥或無法作用(例如電扇間斷、氣流堵塞)，就會產(chǎn)生熱過載情況。這時，電源就有或許逾越其額外溫度值，然后嚴(yán)峻縮短其壽數(shù)，乃至或許導(dǎo)致缺點當(dāng)即產(chǎn)生。解決方案很簡單：在電源內(nèi)部或電源鄰近設(shè)置一個溫度感測電路。假設(shè)電源逾越了預(yù)設(shè)極限，那么就使電源進入靜態(tài)或停機形式。假設(shè)溫度下降，有部分溫度保險絲(thermalcutoffs)會自動使電源恢復(fù)運作，其他則不能。

反向聯(lián)接保護(Reverse-connection)

假設(shè)負載被反向聯(lián)接──正電源輸出接到負電源軌(negativeloadrail)，反之亦然──則反接保護就會阻止電流活動并使電壓歸零。在電池被斷開然后又從頭聯(lián)接的運用中，例如在轎車或許電池或其聯(lián)接器未被確定的運用中，這種保護特別盛行。其他有用的電源保護組件包括金屬氧化物變阻器(metaloxidevaristor，MOV)、正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻、瞬態(tài)電壓克制(TVS)二極管、氣體放電管(gasdischargetube，GDT)，以及聚合物PTC自恢復(fù)保險絲。

要保護什么、防止什么，以及怎樣進行，這一系列問題并不像看起來那么簡單。咱們需求為電源增加哪些類型的保護？與往常相同，答案是「取決于」電源本身、負載，以及系統(tǒng)。IC(包括轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器)到更大的模塊，乃至機箱/開架(chassis/open-frame)設(shè)備，盡管許多電源，以及相關(guān)功用都會包括以上的幾種，但你或許會需求增加其他的。